碳点由于其低毒性、易制备、良好的光稳定性及可调的发光等特性有望成为一类理想的新型固态发光材料。然而,由于聚集诱导荧光猝灭(ACQ)效应的存在，使得碳点在固态发光领域的发展受到了限制，因此制备具有抗ACQ效应的固态发光碳点是碳点研究领域的一个重要方向。本文根据固态发光碳点研究的最新进展，从碳核、表面态调控、超分子及聚合物交联增强发光方面分类总结了具有抗ACQ效应固态发光碳点的制备方法及光物理性质，探讨了其实现固态发光的物理机制。此外，还介绍了该类碳点在固态发光领域的应用进展，并对固态发光碳点的发展现状和所面临的问题进行了讨论。

碳点作为一种新型的碳基荧光纳米粒子由于其可调谐发光、高光稳定性、生物相容性和低成本等独特优势而引起了很多关注。在过去的十几年中, 碳点的制备和应用取得了巨大进展。然而, 由于前体和合成方法的多样性, 碳点的光致发光机理具有很大争议。现在人们普遍认为, 碳点的光致发光源于电子在带隙的跃迁, 并将荧光起源分别归结为碳核跃迁(π-π*)、表面态跃迁(n-π*)以及分子荧光团等。本文总结了碳点发光起源的几种可能和机制, 分别讨论了通过调控碳点粒径以及进行表面工程处理的方法来实现碳纳米点带隙可调控的高效发光。介绍了通过表面工程、元素掺杂等手段提升碳纳米点光致发光量子产率及其在光电器件、信息存储、生物成像、光热治疗以及光动力治疗中的应用。

碳纳米点(碳点)是一种新型的纳米发光材料, 具有优异的发光性能、良好的生物相容性、低毒性、水溶性好和表面易功能化等特性, 在光电器件、生物成像、光热治疗等领域展现了潜在应用价值。然而, 合成碳点的前驱体材料多种多样, 合成方法各有不同, 导致其发光机理复杂多样。本文主要针对使用柠檬酸作为碳源、尿素或氨水作为氮源, 采用微波和溶剂热的合成方法制备的氮掺杂碳点, 探索碳点的发光机理和抑制碳点聚集诱导荧光猝灭的方法, 并进一步研究碳点在固态照明、可见光光通讯、生物成像和光热治疗等领域的应用前景。

碳纳米点作为新兴的碳纳米材料, 具备制备成本低、尺寸小、低毒、生物相容性高、水溶性好、易修饰、光物理性质独特等诸多优点, 在生物医疗领域展现了独有的优势和应用前景。由于具有丰富的表面官能团, 碳纳米点可以与靶向配体、医学影像造影剂、核酸、化学药物、光敏剂、光热转换试剂等功能性诊断治疗试剂相互作用形成复合物。目前, 碳纳米点及其复合物在医学影像、基因治疗、化学药物治疗、光热、光动力治疗等生物医学诊断治疗领域的应用正在被广泛的开发和报道。这些工作对开发基于碳纳米点的医学诊断治疗试剂及其临床推进具有重要意义, 为推进人类重大疾病的个体化、可视化、非入侵式、小损伤的诊断治疗提供一种新的药物体系。本文将关注应用于诊断治疗领域的碳纳米点及其复合物的设计、构建及性能研究, 对已报道的基于碳纳米点的诊断治疗试剂在生物医疗领域的研究进展进行总结和讨论。

半导体光催化氧化技术在处理能源危机和环境污染问题方面有非常重要的应用。 选取石墨烯对水热法制备的Zn2SnO4进行改性。 通过透射电镜(TEM)观察其形貌特征, 通过X射线衍射(XRD)、 红外光谱(FTIR)、 拉曼光谱(Raman)以及X射线光电子能谱(XPS)分析其结构和组成。 采用紫外-可见光分光光度计检测石墨烯/Zn2SnO4催化降解亚甲基蓝(MB)性能。 通过添加自由基捕获剂的光催化实验、 电子顺磁共振谱和荧光光谱检测分析石墨烯/Zn2SnO4降解MB的光催化机理。 通过光催化重复性实验对石墨烯/Zn2SnO4的稳定性进行评估。 结果表明: 加入石墨烯不会对Zn2SnO4的结构形貌产生较大影响； 当氧化石墨烯(GO)添加量为4 Wt%时, 石墨烯/Zn2SnO4的光催化活性最高的； 光催化过程中·OH是主要的活性物质, 存在·OH间接氧化有机污染物的机制。

采用离子液体辅助水热法制备锡酸锌, 考察了溶液pH值、 水热反应时间及水热反应温度对锡酸锌晶体结构、 形貌及光催化性能的影响。 采用X射线衍射(XRD)确定锡酸锌的晶体结构、 结晶水平及相的纯净程度; 透射电子显微镜(TEM)用来分析制得的锡酸锌的形貌; 通过在紫外光照射下光催化降解亚甲基蓝进行锡酸锌的光催化性能研究, 结果表明: 溶液pH值为9、 水热反应温度为220 ℃、 水热反应时间为32 h制得的锡酸锌对亚甲基蓝有最高的光催化降解活性。 对锡酸锌降解亚甲基蓝的光催化机理探究表明: 锡酸锌光催化活性的差异主要归因于缺陷, 缺陷往往成为电子-空穴复合中心, 导致光催化活性不高; 羟基自由基是光催化反应的主要活性物种。

光镊技术是激光技术的重大发明，能利用光的动量与物质相互作用产生光势阱效应，已成为微纳米微粒操控和皮牛顿力测量的重要工具。光镊技术不仅丰富和推进了光学领域的发展，也为光学与多学科的交叉融合架起了一座桥梁，彰显出了它独特而不可替代的作用。综述回顾了30 年来光镊理论和技术的发展，系统梳理了光镊在细胞生物学、单分子生物学、软物质胶体科学以及物理纳米科学等领域的应用，并列举典型的应用实例，探讨了光镊技术应用的特点，展望了光镊技术应用蓬勃发展的美好未来。

针对微型飞行器的姿态角摄动引起的系统不确定性及外界干扰等问题, 提出了基于区间二型模糊神经网络辨识的增益自适应模糊控制器。首先, 给出了微型飞行器姿态动力学模型。然后, 采用区间二型模糊神经网络对滑模控制器中由于姿态角摄动引起的系统不确定性进行在线辨识, 通过增益自适应滑模控制器中的校正控制项对辨识误差及负载干扰进行补偿。最后, 通过设计李亚普诺夫函数, 得到闭环系统一致稳定条件下的区间二型模糊神经网络参数在线调整的自适应律及滑模增益自适应律。仿真对比表明, 与传统的增益自适应滑模控制器和基于一型模糊神经网络辨识的滑模控制器及相比, 本文提出的控制器不仅对系统的不确定性因素及外界干扰具有较强的鲁棒性, 而且稳定误差小, 跟踪精度高。

针对四旋翼微型飞行器控制系统中存在不确定性、外界干扰等影响控制精度的问题，提出了基于区间二型模糊神经网络(IT_IIFNN)的四旋翼微型飞行器自适应控制方案。首先，根据四旋翼微型飞行器的动力学模型，设计了基于IT_IIFNN的四旋翼微型飞行器自适应控制器，该控制器由两部分构成，其中IT_IIFNN用来在线逼近系统不确定性；鲁棒补偿器用来实时补偿IT_IIFNN的逼近误差以及外界干扰。其次，利用Lyapunov稳定理论证明此飞行器控制系统闭环稳定性。最后，通过四旋翼微型飞行器样机来验证IT_IIFNN自适应控制器的优越性。验证结果显示，在加入风速为1.5 m/s的外界干扰条件下，跟踪误差可近似达到10-2。结果表明，IT_IIFNN自适应控制器具有良好的跟踪精度、稳定性及鲁棒性。